Орбитали электронные углерода

Однако это еще не окончательная картина электронного строения бензола, потому что экспериментально наблюдаемая длина связи С—С (1,390 А) оказывается значительно меньше длины простой связи С—С (1,54 А). У каждого атома углерода остается одна негибридизованная 2р-орбиталь, ориентированная перпендикулярно плоскости гексагонального кольца (рис. 13-23). В молекуле бензола 30 валентных электронов по 4 от каждого из шести атомов углерода и по 1 от каждого из шести атомов водорода. Из них 12 электронов используются для образования шести простых связей С—Н и 12-для образования шести простых а-связей С—С. Остаются еше шесть электронов и шесть неиспользованных в а-связях р-орбиталей атомов углерода. Возможно, эти орбитали используются попарно для образования еще трех ковалентных связей. Но как выбрать такие три пары [c.573]

Делокализованная л-связь. Рассмотрим химические связи в карбонат-ионе С0 Этот ион имеет треугольное строение. Атом углерода за счет электронов р -гибридных орбиталей образует три связи, лежащие в плоскости под углом 120°, Четвертый электрон углерода образует л-связь. Валентное насыщение одного атома кислорода достигается за счет образования л-связи, двух других -за счет присоединения электрона. Строение такого иона изображают формулой [c.71]

Плоское строение молекулы и угол между связями 120 позволяют в методе ЛМО считать, что в локализованных а-связях атом углерода участвует гибридными хр -орбиталями. Каждый атом углерода участвует своими тремя электронами в трех таких о-связях двух С—Н и одной С—С. Еще одну связь С—С образуют не участвующие в гибридизации р -электроны, по одному от каждого атома. Так как р -орбитали направлены перпендикулярно плоскости молекулы, их перекрыванием образуется я-орбиталь, электронная плотность которой располагается над и под плоскостью молекулы. Таким образом, связь С=С оказывается двойной симметричной о л -связью. Разделяя связь между углеродными атомами в этилене на о- и л-связь и принимая энергию разрыва о-связи равной Е (С—С) = 347 кДж/моль. можно приписать л-связи в этилене энергию 250 кДж/моль. Таким образом, л-связь (С—С) в этилене менее прочна, чем а-связь, и легче разрывается, чем объясняется склонность этилена к реакции присоединения. [c.107]

Рассмотрите ио методу молекулярных орбиталей электронное строение молекул Эг для водорода, галогенов, халькогенов, азота, фосфора и углерода. Определите порядок связи и условия существования молекул Эг. Парамагнитны или диамагнитны эти молекулы Возможна ли конденсация газов Эг в жидкое и твердое состояние Какие свойства для них характерны—окислительные или восстановительные Способны ли молекулы Эг к дисмутации Ответ сопроводите уравнениями реакций. Для каких из указанных элементов образование катионов Э2+ наиболее выгодно Приведите примеры веществ, включающих катионы Э2+. Какие элементы могут существовать в виде молекул Э (п>2) и анионов Э (v=l,2) Устойчив ли ион I3+ [c.153]

В настоящее время объяснение этому найдено. Согласно квантово-механическим расчетам, для циклопропана предполагается особый тип углерод-углеродных связей (так называемые банановые связи ). Предполагают, что максимальная электронная плотность перекрывающихся связывающих орбиталей атомов углерода в циклопропане находится не на прямой, соединяющей центры их ядер, а за пределами треугольника, в вершинах которого находятся ядра атомов углерода. Вследствие этого при замыкании трехчленного цикла валентные углы уменьшаются не до 60°, а только до 106°, что и придает циклопропану сравнительную устойчивость. Учитывая это, молекулу циклопропана правильнее изображать следующим образом [c.477]

Химическую связь в молекуле метана, СН4, удается хорошо объяснить, исходя из представлений о тетраэдрических хр -гибридных орбиталях атома углерода. Эти представления позволяют также объяснить строение этана, СзН , и многих других органических соединений, в которых атомы углерода соединены друг с другом в цепи простыми связями. В этане к каждому из двух атомов углерода присоединено по три атома водорода с образованием ковалентных связей, в которых участвуют три из четырех гибридных хр -орбиталей. Четвертая хр -орбиталь каждого атома углерода используется для образования ковалентной связи с другим таким же атомом. Перекрывание р -гибридных орбиталей двух атомов углерода приводит к возникновению устойчивой связывающей молекулярной орбитали и неустойчивой разрыхляющей орбитали. Связывающая орбиталь, симметричная относительно оси С—С, является а-орбиталью и заполнена двумя электронами со спаренными спинами. [c.565]

Связь между атомами, осуществляемая одной парой электронов, называется простой (одинарной) или а (сигма)-связью. Такая связь образуется перекрыванием двух орбиталей 5-электронов (ст-электронов) или перекрыванием орбиталей 5-электрона (например, атома водорода) с 5р -гибридными орбиталями атома углерода (при образовании, например, молекулы метана), или за счет перекрывания двух 5(0 -гибридных орбиталей атомов углерода (в предельных углеводородах) [c.20]

Для объяснения большинства соединений, в которых число валентных электронов не меньше числа валентных орбиталей, достаточно воспользоваться представлением о двухатомных химических связях, которое позволяет рассматривать одновременно только пары атомов. Однако, как мы уже знаем из обсуждения бензола (разд. 13-5), локализованные молекулярные орбитали являются лишь приближенным описанием того, что имеет место в действительности. Иногда приходится конструировать делокализованные молекулярные орбитали из атомных орбиталей, принадлежащих нескольким или даже всем атомам молекулы. В случае молекулы бензола можно рассматривать раздельно связи С—Н и а-связи С—С, но шесть р-орбиталей атомов углерода приходится рассматривать совместно. [c.272]

В аммиаке орбитали атома азота представлены тремя 2р-орби-талями, оси которых взаимно перпендикулярны, и 25-орбиталью, занятой неподеленной парой электронов. В соединениях может наблюдаться тригональная 5р2-гибридизация, в результате которой образуются три валентные орбитали, а неподеленная пара занимает четвертую орбиталь. В гетероциклических соединениях, например в пиридине или пирроле, атом азота находится в состоянии, близком к тригональной р -гибридизации. В молекуле пиридина две из трех ар -орбиталей используются для ст-связи атома азота с соседними атомами углерода, третья, занятая неподеленной парой, в связывании не принимает участия. Все эти орбитали лежат в плоскости молекулы. Пятый электрон азота находится на р-орбитали ее ось перпендикулярна плоскости молекулы и параллельна плоскостям р-орбиталей атомов углерода. Этот электрон азота и принимает участие в сопряжении с л-системой атомов углерода кольца. [c.175]

Теоретическое объяснение этого факта было предложено Слейтером и Полингом. Оии показали, что при качественном рассмотрении и расчете химической связи несколько различных орбиталей, не очень сильно отличающихся по энергии, можно заменить тем же числом одинаковых орбиталей, называемых гибридными. Волновая функция гибридной орбитали составляется из волновых функций валентных электронов, умноженных на некоторые коэффициенты. Так, гибридные волновые функции электронов углерода, [c.85]

Рассмотрим молекулу метана — простейшего органического соединения. Атом С находится в центре тетраэдра, атомы Н — в вершинах последнего. Все расстояния С—Н одинаковы, углы НСН равны 109 28. Для метана, как и для воды, молекулярные орбитали многоцентровые. Если записать их как линейные комбинации атомных орбиталей, надо учесть четыре 15-АО водородных атомов д, 5в, 5с и о и четыре внешние орбитали атома углерода 2 , 2р , 2ру и 2р , всего восемь АО (1 -электроны углерода сохраняют атомный характер). Молекулярных орбиталей образуется также восемь четыре связывающих, на которых в основном состоянии молекулы разместятся восемь валентных электронов и четыре разрыхляющие, свободные от электронов. Это обеспечивает высокую стабильность молекулы СН4. Все восемь молекулярных орбиталей метана можно изобразить одной формулой (для упрощения опустим коэффициенты при АО) [c.99]

Суть объяснения состоит в следующем. Учитывая тригональную симметрию СНд-группы, можно построить три водородные групповые орбитали в виде ЛКАО з-типа. Одна из этих орбиталей (обозначим ее Аг) будет иметь симметрию р -орбитали. Таким образом удается выделить из системы трех о-связей метильной группы л-составляющую, образованную атомной 2 р -орбиталью атома углерода и орбиталью /г . Например, молекулу пропилена в л-электронном приближении можно представить согласно схеме, учитывающей только л-электроны, в виде [c.172]

Когда электроны находятся на гибридных орбиталях, электронная энергия атома С выше по сравнению с основным состоянием. В атоме углерода основное состояние образуют два электрона, расположенные на каждой из наименьших орбиталей 15 , 28 , 2р . Гибридизация происходит при переходе от пирамидальных орбиталей (р ) к тетрагональным (хр ) при этом необходимо, чтобы были заполнены три р-орбитали. Поэтому первый этап состоит в том, что электрон переходит с 25-орбитали на 2р-орбиталь, что сопровождается увеличением энергии. Однако особенность перехода электронов и гибридизации углерода состоит в том, что в связи участвуют 4, а не [c.98]

Простая связь (о-связь) образуется за счет перекрывания двух орбиталей 5-электронов или перекрыванием орбитали 5-электрона (например, у атома водорода) с 5р -гибридными орбиталями атома углерода (например, при образовании молекулы метана) или за счет перекрывания двух хр -гибридных орбиталей атомов углерода (при образовании С—С-связи в предельных углеводородах). [c.84]

Для дальнейшего обсуждения структуры карбонилов металлов необходимо учесть электронное строение молекулы СО (см. рис. 111.25). Как будет видно из последуюш,его изложения, наиболее важна неподеленная пара на атоме углерода и разрыхляющая я -орбиталь связи углерод—кислород. Образование связи в комплексе М(СО) можно наглядно проиллюстрировать в рамках метода МО на примере отдельного фрагмента М—СО. Связь М—СО имеет сложный характер и состоит из донорно-акцепторной компоненты ст-типа и дативной компоненты я-типа. Каждая из этих компонент отдельно представлена на рис. 111.42, а и б. Донорно-акцепторная связь образуется с помощью неподеленной пары молекулы СО и ст-орбитали металла. Такая связь вызывает смещение электронов от лиганда к металлу, что противоречит [c.216]

Теоретическое объяснение этого было предложено Слейтером и Полингом. Они показали, что при истолковании и расчете химической связи различные орбитали, близкие по энергии, можно заменить тем же количеством одинаковых орбиталей, называемых смешанными или гибридными. В этом случае состояния валентных электронов в атоме описываются не чистыми 5-, р-, -волновыми функциями, а их линейными комбинациями. Например, при образовании четырех связей атомов углерода гибридные волновые функции валентных электронов углерода имеют вид [c.86]

В алкенах атомы углерода при двойной связи образуют по три о-связи. Так как связь образуется путем перекрывания электронных орбиталей атомов водорода и гибридных уо -орбиталей атомов углерода, то вид связи [c.190]

Длина диполя имеет значение порядка диаметра атома, т. е. м, а заряд электрона l,6 10 Кл, поэтому электрический момент диполя близок к значению 10 Кл-м. Из уравнения (11.2) видно, что электрический момент диполя р определяется так же, как и электрический момент связи р . Электрический момент диполя двухатомной молекулы равен электрическому моменту диполя связи. Электрический момент диполя многоатомной молекулы, как векторная величина, равен геометрической сумме электрических моментов диполей входящих в нее связей. Результат сложения зависит от структуры молекулы. Например, молекула СОг (за счет зр-гибридизации орбиталей атома углерода) имеет симметричное линейное строение [c.47]

Этому условию для атома, содержащего два электрона в р-под-уровне, удовлетворяют шесть вариантов г, к, ж, е, и> м. При равенстве М из нескольких вариантов выбирается состояние с наибольшим значением тИ/, Следовательно, возможное расположение электронов в р-орбиталях атома углерода представлено в вариантах г, к. е, м, являющихся равноценными. [c.38]

Атомы углерода в бензоле находятся во втором валентном состоянии (5/Я). Как известно, в этом случае из четырех орбиталей атома углерода гибридизованными являются только три (одна 2х- и две 2р-), а четвертая 2р-орбиталь перекрывается с 2р-орбита-лями двух соседних углеродных атомов (справа и слева). Шесть делокалнзованных л-электронов, находящихся на гантелеобразных орбиталях, оси которых перпендикулярны плоскости бензольного кольца, образуют единую устойчивую замкнутую электронную систему. Сопряжение я-электронов здесь реализовано в большей степени, чем в бутадиене-1,3 (рис. 32). Молекулу бензола можно [c.276]

Электронное строение фенола одна из неподеленных электронных пар атома кислорода гидроксильной группы находится на р-орбитали и перекрывается с р-орбиталью атома углерода бензольного кольца, входящей в ароматическую электронную систему, вследствие чего электронная плотность с атома кислорода частично переходит в бензольное кольцо, а связь О-Н поляризуется сильнее [c.113]

Гибридизацией электронных орбиталей атома углерода называется процесс пре-вращения двухвалентного состояния в " [c.127]

Квантовое число L. получаемое путем сложения и , всех электронов, находящихся на незаполненных орбиталях, для углерода равно единице L= -ь 1 +0 = 1. Квантовое число 5, сумма спиновых квантовых чисел (т, = 1/2) всех неспаренных электронов, для углерода также равно единице 5= 1/2+ 1/2= I. Мультиплетность равна трем, и терм основного состояния обозначается как Р. Значения J, определяемые как Ь — -5 ,. .., Ь+51, соответственно равны 1Ь—5 = 1 —1=0, L+S =l + l = = 2, поэтому / = 0, Г и 2 (единица — единственное целое число, необходимое для завершения серии). Рассматриваемая подоболочка заполнена 1енее чем наполовину, поэтому состояние с минимальным значением J имеет низшую энергию. [c.68]

В случае двойной связи (С = С) простая (Т-связь осуществляется за счет перекрывания 5р2-гибридных орбиталей атомов углерода и расположена в плоскости, в которой находятся все ядра атомов углерода и водорода. Вторая связь (я-связь) между углеродными атомами образуется двумя 2р-электронами (негибридизированны-ми) и лежит в плоскости, перпендикулярной плоскости ст-связей (см. рис. 5). Двойная связь характерна для этиленовых углеводородов углерод, связанный двойной связью, находится во втором валентном состоянии (5р2-гибридизацня). [c.21]

Дипольный момент молекулы представляет собой векторную сумму дипольных моментов всех связей и несвязывающих электронных пар в молекуле. Результат сложения зависит от структуры молекулы. Например, молекула СОа за счет 5р-гибридизации орбиталей атома углерода имеет симметричное линейное строение [c.80]

В отличие от всех других элементов число валентных электронов углерода равно числу валентных орбиталей. Это одна из основных причин большой устойчивости связи С—С и исключительной склонности углерода к образованию гомоцепей. Если сравнить энергии связен [c.446]

По размерам атомов элемента можно косвенно судить об его окислительно-восстанбвительных свойствах, т. е. о том, является ли он металлом или неметаллом. Чем больше атом, тем ближе расположены к ядру электроны и тем их связь с ядром прочнее. Следовательно, такой элемент предпочтительнее будет проявлять окислительные свойства и являться неметаллом, так как небольшие размеры атомов соответствуют элементам концов периодов,- у которых заполнение орбиталей электронами близко к завершению. Ориентировочно можно считать, что элемент является неметаллом, если орбитальный радиус его атомов не превышает 0,1 нм. Связывая металличность свойств простого вещества со строением электронной оболочки его атомов, необходимо отметить, что у атомов металлов в наружном слое не бывает более четырех электронов (за исключением висмута), а у атомов неметаллов — менее пяти электронов (за исключением водорода, бора, углерода и кремния). [c.204]

Атомы никеля в кристаллической решетке не заряжены и являются мягкими кислотными центрами, к которым присоединяются мягкие основные молекулы СО, имеющие свободную пару электронов. Четыре а-связи между центральными атомом никеля и атомами углерода молекул СО усиливаются я-датив-ными связями, причем электроны заселенных d-орбиталей никеля принимают участие в образовании этой связи за счет незаселенных я-орбиталей атома углерода. Тем самым высокая электронная плотность нейтрального атома металла, которая особенно велика для атомов с низкой степенью окисления, перераспределяется на лиганды, в результате чего достигается более равномерное распределение электронной плотности по всей молекуле. [c.398]

Атом с номером 6, углерод. Заполнение 2р-подуровня проис-ходиг, как было рассмотрено выше. Шестой электрон занимает одну из двух вакантных р-орбиталей. Электронная конфигурация ls 2s 2p Суммарный спин +1. На внешнем уровне 2 неспаренных электрона. [c.42]

В образовании вссх а-связей принимают участие орбитали атома углерода в состоянии 8р -гибридизации. Все углеродные атомы лежат в одной плоскости, в этой же плоскости располагаются все атомы водорода. С-С-С=120" . Шсет нс-гибридизованных р-орбиталей атомов углерода при перекрывании образуют п-сис-тсму. Электронное облако, соответствующее п-сопряженной систсмс, располагается над и под плоскостью кольца и имеет вид двух колец. [c.337]

Поскольку в присутствии катализаторов давление и температура синтеза алмаза сильно уменьшаются, высказаны гипотезы, каким образом металлы-катализато-ры облегчают перестройку одной структуры в другую. Одной из них является следующая. При высоких давлении и температуре из графита и металла-катализатора образуется металлографитовый комплекс, где атомы металла располагаются между углеродными сетками графита (этот комплекс можно представить как нестойкий карбид). Этот процесс может происходить как с твердым металлом, так и с жидким в последнем случае гораздо быстрее. Слдеует отметить, что термодинамическая устойчивость графита обусловлена главным образом делокализацией рг-электронов (с этим связана электронная проводимость графита) — остальные валентные электроны углерода (х, рх, ру) образуют устойчивую зр -гибридизированную конфигурацию. При отсутствии выигрыша энергии из-за делокализации электронов более выгодной с термодинамической точки зрения была бы тетраэдрическая 5р -гибридизированная конфигурация, т. е. конфигурация электронов в алмазе. Поэтому нарушение делокализации электронов в графите снижает его термодинамическую устойчивость. При внедрении атомов металла-комплексообразователя между углеродными слоями графита их внешние электроны (все металлы-катализаторы алмазного синтеза являются переходными металлами с недостроенными й-орбиталя-ми) взаимодействуют с делокализовакными электронами углерода, что уменьшает подвижность последних. Поэтому устойчивость структуры графита резко снижается. Высокое давление сближает плоские углеродные сетки, и становится возможным перекрывание орбиталей электронов у атомов углерода в соседних сетках (слоях). Это может привести к возникновению ковалентных связей между атомами в разных сетках, так как устой- [c.139]

Как и у алмаза, в графите каждый атом углерода образует друг с другом четыре связи. Однако эти связи неодинаковые. Три из них являются а-связямн, образованными в результате перекрывания р -гибридных орбиталей атомов углерода. Все они располагаются в одной плоскости под углом 120°, образуя непрерывную плоскую сетку, состоящую из правильных шестиугольников, в углах которых находятся атомы углерода. Четвертая я-связь образуется за счет перекрывания лепестков р-орбиталей выше и ниже плоскости, в которой расположены атомы углерода. п-Связь образует сплошное электронное облако по всему слою атомов углерода, как в случае металлической связи. Углеродные слои у графита связаны очень слабыми силами межмолекулярного пзаимодействия. Эти особенности строения графита и обусловливают такие его свойства, как электропроводность, слоистость и т. д. [c.241]

Как видно из рис. 49, орбитали 2(Г-слоя 1а- и2а- имеют ту же энергию, что в атоме, так же как и низколежащая орбиталь 3 ст. Индекс и указывает на несвязывающий характер орбиталей. Далее следуют связывающие орбитали 4а, 1п = 1тСу и несвязывающая орбиталь 5а , напоминающая 2/ -орбиталь атома углерода. Перечисленные семь орбиталей заполнены 14 электронами молекулы СО. Разрыхляющие орбитали 2к = =2 5 и 6 о свободны. [c.130]

Единая система из 30 валентных электронов бензола приближенно подразделяется по симметрии на систему а- и л-электронов. Плоский скелет молекулы рассматривается как образованный локализованными двухцентровыми ст-связями С—и С—Н. Каждый атом С участвует тремя электронами в двух С—С и одной С—Н связях в состоянии 5/7 -гибридизации, на что указывает плоскостное расположение ядер и углы в 120° между связями. У каждого из шести атомов С имеется еще по одному -электрону. Оси -орбиталей перпендикулярны плоскости кольца. Так как данная д -орбиталь с одинаковой вероятностью комбинирует с обеими р -орбиталями двух соседних С-атомов, здесь невозможно описание связи через локализованные двухцентровые л-орбитали,. и единственная возможность — это рассмотреть шестицентровые л-ор-битали, образуемые комбинацией всех шести д -орбиталей атомов углерода и охватывающие одновременно все шесть углеродных атомов. [c.227]

Можно предположить, что углы между связями р -угле-родного атома всегда должны быть углами правильного тетраэдра, т. е. равняться 109°28 однако это справедливо только в тех случаях, когда углерод связан с четырьмя одинаковыми группами, как в метане, неопентане или тетрахлориде углерода. В большинстве же случаев величина валентного угла несколько отличается от значения для правильного тетраэдра например, в 2-бромопропане угол С—С—Вг составляет 114,2° [63]. Точно так же у 5р - и кр-атомов углерода обычно наблюдается небольшое отклонение от идеальных величин валентных углов 120 и 180° соответственно. Такие отклонения объясняются некоторыми различиями в гибридизации у кр -углерода, связанного с четырьмя различными атомами, эти четыре гибридные орбитали, как правило, неэквивалентны, т. е. каждая из них не содержит в точности 25 %, 5- и 75% р-электронов. Поскольку в большинстве случаев четыре атома или группы имеют разную электроотрицательность, каждый из них предъявляет свои требования к электронам углерода [64]. Чем больше электроотрицательность заместителя, тем больший р-характер проявляет атом углерода например, в хлорометане связь С—С1 имеет р-характер более чем на 75 % и за счет этого р-характер остальных трех связей понижен, так как имеются всего три р-орбитали (и одна ), которые должны быть поделены между четырьмя гибридными орбиталями [65]. В напряженных молекулах валентные углы могут очень сильно отклоняться от идеальных значений (разд. 4.23). [c.37]

Электронное строение комплекса железо — пентадиеннл, образованного ионом железа (П) н двумя группами С5Н5, характеризуется нерекрынанием молекулярных орбиталей колец с пустыми атомными орбиталями железа. Молекулярные орбитали колец получаются из р-орбиталей атомов углерода (рг), [c.230]

В молекулах ароматических соединений (например, в бензоле С Н ) образуется особый вид связи, когда все щесть р-орбиталей атомов углерода бензольного кольца попарно перскрьшаются в плоскостях, перпендикулярных плоскости кольца, с образованием устойчивой замкнутой электронной ароматической системы [c.92]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология